某人行索桥方案研究

薛家伟 文 坡

(1.湖北省交通规划设计院，湖北 武汉 430051； 2.中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北 武汉 430056)

某人行索桥方案研究

薛家伟1文 坡2

(1.湖北省交通规划设计院，湖北 武汉 430051； 2.中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北 武汉 430056)

通过对钢箱梁斜拉桥及钢箱梁吊桥两个方案的综合比选，确定采用钢筋吊桥方案，并对桥梁的总体布置要求进行了介绍，主要阐述了钢梁、主缆及吊索等结构设计要点，为同类桥梁设计选型提供了参考。

人行索桥，钢箱梁吊桥，钢箱梁斜拉桥

1 工程概况

该索桥位于某市中山区，跨越港口路连接中心公园和马山。桥位处所跨越的港口路路面布置为8.44 m(坡脚绿化带)+5.0 m(人行道)+15.0 m(行车道)+5.0 m(人行道)+5.3 m(坡脚绿化带)=38.74 m。该索桥设计方案采用简支钢箱梁吊索桥，跨度为48 m，钢梁跨度布置为1.0 m+48.0 m+1.0 m=50.0 m，桥面净宽为3.20 m。

2 桥址区工程地质概况及岩土层特性

2.1 桥址区工程地质概况

根据现场调查，拟建桥址处可见到大量裸露基岩，周边地势较为平坦，应属侵蚀残山地貌单元，根据区域地质资料，场地沿线及邻近地区全新世以来未发现活动断裂，对索桥的修建无不利影响，适宜建设本工程。

2.2 桥址区岩土层特性

根据现场钻探揭示及土工试验结果，本场地主要由以下几个土层组成：1)填筑土：揭示厚度为3.35 m。2)碎块状强风化花岗岩：揭示厚度为3.80 m～12.00 m。3)中～微风化花岗岩：控制厚度为9.90 m～21.65 m。

3 桥梁设计技术标准

本景观桥主要技术标准如下。1)主桥桥面人行净宽不小于3.2 m。2)设计荷载：人群荷载按4.0 kN/m2计。3)温度变化：-6.2 ℃～47.3 ℃。4)抗震设防标准：地震动峰值加速度0.05g，对应基本烈度6度，按7度构造措施设防。

4 方案构思及选择

4.1 方案构思

索桥定位为该区的标识性景观，设计从突出桥梁视觉效果、协调桥梁与城市环境的关系等多方面考虑，从景观的角度更多地诠释桥梁景观的空间、美学与社会属性，力求桥梁造型美观、结构新颖及形式多样。经分析，形成了钢箱梁斜拉桥及钢箱梁吊桥两个方案。

4.2 方案选择

1)钢箱梁斜拉桥方案。主桥结构形式采用钢管塔斜拉桥方案，上部结构由主梁、主塔以及斜拉索组成。本方案设计理念来自乘风破浪的帆船，展示桥梁独特的结构形态，突出桥梁的线条，打破桥的视觉静态平衡，显示出动态效果(见图1)。充分利用现有条件，规划一座独塔斜拉桥，对港口路一跨而过。在造型上追求雕塑感的形体语言，主塔向后倾斜，增强了动势，构成了动态的均衡美。主拉索呈扇形展开，并向主塔汇聚，充分展示了主塔的力量。主梁梁高为1.45 m，采用上宽下窄梯形钢箱梁结构形式。斜拉桥主塔采用钢管结构，由3根φ351×16钢管经φ140×10的钢管连接一体而成为一船帆结构，下端固结于所修建的平台上。斜拉索采用光面钢绞线成品索，背索采用PES15-13φ5型号，钢梁上拉索采用PES15-7φ5型号。下部结构暂按明挖基础考虑。

2)钢箱梁吊桥方案。本方案采用钢箱梁吊桥结构形式，上部结构由主梁、主缆以及斜吊索组成(见图2)。在此方案结构设计中，钢箱梁外侧表面上设置有拼贴，这一细小设计取自船腹的构造，区别于以往普通梁成形后的生硬与沉闷，使整座桥更加富有层次感和空间节奏感。倾斜吊索设计提取于船只桅杆的设计元素，天桥的悬杆颠覆以往的序列形态，向左右以动势的形式进行排列，整个吊索采用左右不对称的手法，从榕树台一方延伸放大至马山，从视觉上消失于整个山体的灌木丛中，与环境融为一体。主梁梁高为1.45 m，采用上平下圆船形钢箱梁结构形式。主缆采用PES5-163镀锌平行钢丝束，榕树侧主缆锚固于修筑的斜形矮塔上，马山侧主缆锚固于山体上。主缆下面采用斜吊索与钢梁连接，斜吊索采用PES5-55型低应力防腐拉索。下部结构暂按明挖基础考虑。

3)两个方案比选。经工程造价估算，两个桥梁方案总造价相差无几。钢箱梁吊桥方案结合桥址的地形、地貌条件，以山为塔、山桥一体，充分考虑了桥梁的使用功能与周围环境的协调性，达到了完美的景观效果。经专家评审，一致推荐采用钢箱梁吊桥方案。

5 结构设计

5.1 总体布置

本桥采用跨度为48 m的钢箱梁吊桥方案(见图3)。

主梁为主要受力结构，主索及吊索为次要受力构件，并兼具景观装饰作用。主缆线型为分段悬链线，两支点采用不等高情况，矢高6.579 m，矢跨比为1/10.384。为突出景观效果，主缆横向采用变宽度设置，两端锚固点间的宽度分别为4.06 m，7.06 m；吊索与钢梁在横桥向有倾角，吊索轴线与铅垂线横向夹角在5.469 0°～10.774 1°之间变化。

5.2 钢梁设计

钢梁桥跨布置为1.0+48.0+1.0=50.0 m，为桥面排水的需要，将钢梁横断面设置有1.0%的双向横坡，主梁为等高度截面，横断面中心梁高为1.522 5 m。钢梁标准节段长为4.0 m，单个节段重量为6.43 t。钢梁设置有29道横隔板，板厚为10 mm，横隔板间距布置为3×1.0 m+22×2.0 m+3×1.0 m；为方便箱内的焊接及检修，在横隔板上开设有φ500 mm的过人孔。

钢梁顶板宽4.5 m，板厚为14 mm，设置有间距为400 mm的尺寸为150 mm×12 mm的纵向加劲肋进行加劲。钢梁底板与两侧腹板采用圆弧形过渡并融为一体，板厚为12 mm，设置有间距为350 mm的尺寸为125 mm×10 mm的纵向加劲肋进行加劲。

钢梁节段间连接采用焊接结构形式，其中顶板、底板及圆弧形腹板采用对接焊方式，纵向加劲肋采用嵌补段工地对接。为满足钢梁线形的需要，采用顶板、底板不同焊缝宽度的方式来调节。

钢梁与吊索锚固，采用锚拉耳板构造，吊索与耳板为销接，锚拉耳板熔透焊接于钢梁顶板上。

5.3 主缆及吊索设计

全桥共两根主缆，主缆采用φ80 mm的ZAB无油8×37(a)+IWR-1770钢丝绳，通过特制的锚固螺纹杆锚固于两端扩大基础上的锚体内，且可通过螺纹杆调节主缆的长度。钢丝绳表面做镀锌处理后进行涂装防护。每根主缆钢丝绳最小破断力3 920 kN，重约1.803 t。

索夹形式的选取与主缆选型对应，采用以高强度螺杆对左右两半索夹对合连接的结构形式，索夹内壁根据主缆截面形状加工。吊索采用直径为20 mm的钢丝绳，并设有可调长度装置。吊杆两端以耳板与索夹耳板和加劲梁锚板实现纵向铰接。索夹运至安装位置后，先将两半索夹就位合龙，穿入螺杆并初紧，每根M16螺杆设计初紧拉力为28.6kN。在吊索安装张拉完毕及主缆防护前，分两次再张拉，补足螺杆拉力。

5.4 锚碇及基础设计

两侧主缆锚碇采用扩大基础结构形式。马山侧主缆锚碇基础分为两块，钢梁支座处设置有桥台基础。中心公园侧主缆锚固锚体为一整体结构，为与景观相协调，设置一矮塔造型，下部为扩大基础结构形式。

1)马山侧锚碇。马山侧锚碇埋置于山体内部，单个锚体在平面上为矩形，横向宽4.0 m，顺桥向长6.0 m。锚体采用混凝土结构，分为锚块、锚体及扩大基础3块，主缆施工时为便于安装，将主缆端部锚头埋置于锚块内部，通过端部的螺纹杆调节主缆长度。

2)中心公园侧锚塔及扩大基础。中心公园侧主缆锚固于设置的锚塔上，锚塔分为两块，锚固形式与马山侧相同。下部扩大基础分为两块，上面一块横向宽为8.5 m,顺桥向宽为5.65 m，高为2.8 m；下面一块横向宽为9.5 m，顺桥向宽为6.25 m，高为1.2 m。马山侧锚碇采用放坡开挖形式施工，其余基础可以采用挡土开挖，并应注意开挖的边坡稳定，必要时应采取支护措施。

6 结语

本桥采用钢箱梁吊桥结构形式，以山为塔、山桥一体，具有结构简洁、造型美观等优点，充分展示了当地的人文背景。设计中采用合理的主缆垂跨比、特殊的主缆锚固形式及索夹构造，既满足桥梁的使用功能需要，又使桥梁整体协调一致，对同类桥梁设计选型有一定的参考价值。

[1] 和丕壮.桥梁美学[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2] 严国敏.现代悬索桥[M].北京：人民交通出版社，2002.

Researchonsomepedestrianbridgescheme

XUEJia-wei1WENPo2

(1.HubeiCommunicationsPlanningandDesignInstitute,Wuhan430051,China; 2.ChinaRailwayBridgeSurveyDesignInstituteGroupCo.,Ltd,Wuhan430056,China)

According to the comprehensive comparison of the two schemes for the cable-stayed bridge with steel box girder and steel box girder suspension bridge, the paper chooses the latter one, introduces the general allocation requirements for the bridge, and mainly illustrates the bridge design points including the steel beam, the main cable and the hanging bracket, so as to provide some reference for the design selection of similar bridges.

pedestrian suspension bridge, steel box girder suspension bridge, cable-stayed bridge with steel box girder

1009-6825(2014)14-0191-02

2014-03-09

薛家伟(1979- )，男，工程师； 文 坡(1979- )，男，硕士，工程师

U448.11

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